Описание установки

Для изучения дифракции электронов используется специальный прибор – электронограф ЭГ-100М.

Электронограф ЭГ-100М является электронно-оптическим вакуумным прибором, предназначенным для исследования структуры очень тонких пленок и поверхностных слоев твердых тел методом дифракции электронов. Прибор состоит из электронно-оптической системы, электрических блоков питания, пультов управления и вакуумной системы. Электронно-оптическая система смонтирована внутри колонны, установленной на стенде, и состоит из источника электронов – электронной пушки, блока электромагнитных линз, камеры объектов исследования, экрана и фотокамеры.

На рис. 12.4показана электронно-оптическая схема электронографа. Узкий пучок электронов, пройдя сквозь объект, образует дифракционную картину, которая просматривается на флуоресцирующем экране и может быть зарегистрирована на фотопластине. В электронной пушке электроны, испускаемые раскаленной нитью, проходят через ряд диафрагм и ускоряются высоким напряжением. Затем ускоренные электроны формируются в узкий параллельный пучок системой электромагнитных линз, состоящих из двух конденсоров и двух юстировочных магнитных катушек. Конденсоры представляют собой электромагниты с катушками, намотанными на общий корпус. Каждый конденсор снабжен специальными полюсными наконечниками с диафрагмами. Магнитные поля конденсоров, действуя на электроны, фокусируют их в узкий пучок. Юстировочные катушки служат для юстировки первой линзы относительно второй и электронного пучка относительно центра экрана.

Сформированный таким образом пучок электронов попадает на образец, расположенный в камере объектов. Образец изготавливается в виде тонкого поликристаллического слоя исследуемого вещества, нанесенного на органическую пленку или тонкую металлическую сетку. Камера объектов представляет собой полый цилиндр, в верхней части которого имеются окна. Окно, обращенное к оператору, служит для наблюдения. В правом окне располагается привод столика образцов. Механизм привода обеспечивает перемещение объекта в горизонтальной плоскости, наклон его по отношению к пучку электронов и, наконец, вращение объекта вокруг оптической оси электронографа. Объект может перемещаться в горизонтальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Пройдя сквозь образец и испытав дифракцию, электроны попадают в фотографическую камеру, предназначенную для визуального наблюдения и фотографирования электронограммы объекта. Фотокамера позволяет производить до 18 снимков на фотопластинки размером см без нарушения вакуума.

Вакуумная система электронографа должна поддерживать на всем пути электронов давление не выше мм рт. ст., что обеспечивается непрерывным действием одновременно механического и паромасляного насосов. В электронографе установлена вакуумная система большой производительности. Это необходимо для быстрого приведения электронографа в действие. Электронограф не имеет механизмов для шлюзования объектов и фотопластинок. Смена объектов и фотопластинок производится с напуском воздуха в колонну. Пульт управления вакуумной системой расположен за колонной.

Питающее устройство электронографа состоит из отдельных блоков. Низковольтные блоки расположены в нижней части стенда с правой и левой сторон. Высоковольтный выпрямитель устанавливается отдельно от электронографа и смонтирован в металлическом баке, залитом трансформаторным маслом. Выпрямитель соединен с электронной пушкой высоковольтным кабелем с заземленной внешней металлической оплеткой.

Управление и контроль за работой блоков производится с пультов управления, расположенных на стенде по обе стороны от колонны электронографа.

Для измерения диаметров электронографических колец в работе используется компаратор ИЗА-2. Компаратор состоит из массивного основания, подвижного стола и двух микроскопов. Левый микроскоп – визирный, расположен над той частью подвижного стола, на которой крепится измеряемый объект. Правый микроскоп – отсчетный.

Для измерения нужных расстояний на электронограмме фотопластинку кладут на подвижный наклонный стол под визирный микроскоп. С помощью линейки объект перемещают перпендикулярно к линии измерения вверх или вниз так, чтобы в поле зрения микроскопа были видны нужные детали снимка. Микроскоп при этом должен бить сфокусирован на пластинку, а визирные линии в его окуляре должны быть видны достаточно четко.

Затем открепляют стопорный винт, расположенный снизу стола, и перемещением стола вводят линию измеряемого объекта в поле зрения визирного микроскопа. Далее закрепляют стопорный винт и винтом точной наводки (в нижнем правом углу стола) совмещают линию объекта с визирными линиями микроскопа.

Отсчет производится с помощью правого отсчетного микроскопа. Для этого маховичок справа от окуляра отсчетного микроскопа поворачивают до тех пор, пока двойной виток спирали не совпадет с одним из крупных делений горизонтальной миллиметровой шкалы. Производить отсчет следующим образом. Целое число миллиметров отсчитывают по самой крупной шкале в том месте, где спираль совпала с соответствующим делением этой шкалы; десятые доли миллиметра – по горизонтальной шкале около красной линии (цифра, расположенная слева от миллиметрового штриха); сотые и тысячные доли миллиметра отсчитываются по круговой шкале; указателем для отсчета по ней служит стрелка.

Для определения диаметра кольца производят отсчеты на одном конце диаметра, затем – на другом его конце. По разности показаний вычисляют диаметр дифракционного кольца.